Добірка наукової літератури з теми "Circuits imprimés – Fiabilité"

Le désir de miniaturisation des circuits électroniques a mené l’électronique à développer de nouvelles méthodes d’assemblage. Les progrès réalisés passent par la complexification des fonctions, le développement de nouvelles interconnexions liant le circuit au composant ou par les choix d’architecture, une optimisation du volume. Après avoir repoussé les limites d’optimisation avec les assemblages en trois dimensions, la technologie s’est tournée vers un volume présent dans toutes les cartes électroniques mais qui ne joue aucun rôle actif dans celui-ci : le support des fonctions, le PCB. La solution apportée est l’enfouissement de composant dans ce volume. Les premiers bénéfices de cette solution apparaissent rapidement : gain de volume et protection des composants, c’est pourquoi elle se développe rapidement dans l’industrie.Partant de ce postulat, Valeo souhaite adapter cette technologie pour réduire la taille d’une caméra de recul dédiée à l’automobile. Les exigences du domaine automobile étant plus strictes que dans d’autres industries, l’investigation plus poussée de la technologie d’enfouissement est nécessaire. L’objectif est de valider la fiabilité et la robustesse du circuit selon une méthode de fabrication. Ainsi, l’IMS de Bordeaux intègre le projet EDDEMA pour apporter une expertise, via des simulations thermomécaniques par éléments finis, sur la conception du circuit.Dans le cadre de cette thèse et pour répondre aux attentes du projet, deux axes d’études sont suivis. Une méthodologie généraliste est proposée pour parvenir à définir les interconnexions jugées les plus fragiles dans le cadre de l’emploi de la technologie d’enfouissement et justifier l’utilisation des simulations par éléments finis selon les exigences attendues. L’objectif est de déterminer la durée de vie d’une interconnexion liant le composant au circuit en fonction de sa nature (brasure, via,…) et des caractéristiques du composant et du circuit (dimensions, hauteur,…) et valider les choix technologiques tels que les matériaux ou les techniques faits dès la fabrication. Cette étude s’inscrit dans une recherche locale autour du composant. La seconde étude se recentre sur le circuit développé dans le cadre du projet. Il sera étudié l’impact de la position des composants actifs enfouis dans le PCB sur le circuit (déformation, contraintes) et la représentation des composants passifs dans cette structure pour définir, selon les considérations thermomécaniques, les limites de positionnement dans la conception du circuit. Affiner le modèle passera par des mesures réalisées sur les premiers prototypes pour corroborer les simulations réalisées.Tout ceci mène à déterminer les avantages sur la technologie d’enfouissement et le gain apporté en terme de fiabilité et de robustesse du circuit et des composants et valider son utilisation dans le secteur automobile
The desire for miniaturization of electronic circuits led the electronics to develop new methods of assembly. Progress is made through the complexification of functions, the development of new interconnections linking the circuit to the component or by the choice of architecture, an optimization of the volume. After pushing the limits of optimization with the three-dimensional assemblies, the technology turned to a volume present in all the electronic cards but which plays no active part in this one: the support of the functions, the PCB. The solution provided is to embed component in this volume. The first benefits of this solution appear quickly: volume gain and protection of components, which is why it is developing rapidly in the industry.Based on this premise, Valeo wants to adapt this technology to reduce the size of a rearview camera dedicated to the automobile. As automotive requirements are stricter than in other industries, further investigation of embedded technology is required. The objective is to validate the reliability and robustness of the circuit according to a manufacturing method. Thus, the IMS Bordeaux integrates the EDDEMA project to provide expertise, via finite element thermomechanical simulations, on the design of the circuit.As part of this thesis and to meet the expectations of the project, two studies are investigated. A general methodology is proposed to define the interconnections considered the most fragile in the context of the use of embedded technology and justify the use of finite element simulations according to the expected requirements. The objective is to determine the lifetime of an interconnection linking the component to the circuit according to its nature (solder, via, ...) and the characteristics of the component and the circuit (dimensions, height, ...) and validate the choices. such as materials or techniques made from the time of manufacture. This study is part of a local search around the component. The second study focuses on the circuit developed in the project. The impact of the position of the active components embedded in the PCB on the circuit (deformation, constraints) and the representation of the passive components in this structure will be studied to define, according to the thermomechanical considerations, the positioning limits in the circuit design. . To refine the model will pass by measurements realized on the first prototypes to corroborate the realized simulations.All this leads to determining the advantages on the embedded technology and the gain in terms of reliability and robustness of the circuit and components and validating its use in the automotive sector

Un circuit imprimé est un assemblage multi-matériaux. Du fait des différences de coefficient d'expansion thermique entre ceux-ci, de fortes contraintes thermiques vont être générées par les variations de température subies en fonctionnement. Avant sa mise en service, son design est vérifié à l'aide de tests de qualification afin de s'assurer qu'une éventuelle défaillance n'arrivera qu'après un nombre suffisant de cycles. Pour réduire le nombre d'essais à effectuer, des simulations numériques sont de plus en plus utilisées pendant la phase de conception. Cette thèse a pour but l'étude de deux de ces tests : le cyclage thermique en enceinte climatique et l'essai de flottaison sur bain d'étain-plomb. Afin d'obtenir des simulations fiables, une attention a tout d'abord été portée sur la caractérisation et la définition du comportement des matériaux constituant le circuit imprimé. En particulier, le comportement thermo-élastique orthotrope des substrats a été caractérisé par une méthode mixte numérique/expérimentale. Le rétreint apparaissant lors de la réticulation de la résine qui s'y trouve a également été évalué afin de modéliser le procédé d'encapsulation du composant et d'étudier son impact sur la fiabilité. L'essai de cyclage d'un circuit classique a déjà été analysé dans la littérature, sans toutefois avoir toujours bien caractérisé l'ensemble des comportements matériau dans la gamme de sollicitation. L'objectif de la thèse est toutefois d'étudier la fiabilité d'une nouvelle génération de circuits imprimés qui contiennent des composants enfouis. Cette nouvelle approche permettant de gagner en densité d'interconnexion est une voie prometteuse pour les applications de mobilité électrique (voiture électrique, électronique de puissance). En particulier, cette thèse s'intéresse à un composant enfoui et brasé à l'aide de barres de SAC305. L'ajout de ce matériau au comportement non-linéaire affecte la fiabilité du circuit lors du cyclage thermique. En effet, les simulations montrent que que les brasures vont concentrer la déformation plastique, bien plus que le cuivre pour le design étudié. L'influence du procédé de fabrication a également été analysée dans cette thèse. Lors de l'essai de flottaison sur bain d'étain-plomb, un échantillon est placé à la surface d'un creuset contenant de l'étain-plomb liquide à 288°C. Un protocole expérimental a été développé dans cette thèse afin d'évaluer le coefficient d'échange par convection entre le bain de brasure et le véhicule de test. En effet, des simulations thermo-mécaniques couplées doivent être effectuées pour simuler le solder float test (le champ de température dans l'échantillon est très hétérogène lors de celui-ci). Cela a permis de mettre en évidence l'origine de défaillances observées lors d'essais réels et qui n'auraient pas pu être détectées numériquement en supposant la température uniforme. Ce résultat met également l'accent sur l'importance d'une bonne définition des conditions aux limites thermiques pour l'étude numérique de la fiabilité d'un circuit imprimé. Remerciements : Cette thèse a été possible grâce à un cofinancement de CIMULEC et La Région Grand-Est dans le programme régional de transition industrielle. Les travaux expérimentaux, dont une partie s'inscrit dans le projet EMICI ANR-21-CE08-0007, ont été effectués au sein de la plateforme MécaRhéo du LEM3
A printed circuit board is a multi-material assembly. Because of the coefficient of thermal expansion mismatch between those, intense thermal stresses are induced by the changes in temperature the circuit undergoes in its life. Before being put in service, its design is validated via qualification tests in order to ensure that no failure will happen before a sufficient amount of cycles. To reduce the number of tests to perform, numerical simulations are more and more used during the design stage. The goal of this thesis is to study two of these tests: the thermal cycling in climate chamber and the solder float test. To get reliable simulations, a particular attention has been first laid on the characterization and definition of the behavior of the constitutive materials of the printed circuit board. In particular, the orthotropic thermo-elastic behavior of the substrates has been characterized by a combined numerical/experimental method. The shrinkage appearing during the curing of the resin inside of them has also been evaluated. The goal was to model the embedding process of the component and to study the impact of this phase on the reliability. Despite the thermal cycling test of a regular circuit having already been studied in the literature, all the material behaviors are not always properly characterized in the concerned range of temperature. This thesis aims however at studying the reliability of a new generation of printed circuit boards. The latter contain embedded components. This new approach improving the interconnection density in promising for the electrical mobility (electrical cars, power electronics). In particular, this work focuses on an embedded component connected with SAC305 solder bars. The addition of this material, which presents a non-linear behavior, impacts the reliability of the printed circuit board during thermal cycling. The simulations show indeed that the solder joints will accumulate plastic strain, even more than copper for the studied design. The influence of the fabrication process has also been analyzed during this thesis. During the solder float test, a sample is placed on a solder pot containing liquid tin-lead at 288°C. An experimental protocol has been developed during this thesis to evaluate the convective heat transfer coefficient between the solder bath and the test vehicle. Indeed, coupled thermo-mechanical simulations must be performed to simulate the solder float test (the temperature field inside the sample is very heterogeneous during this test). With these simulations, the origin of failures observed during actual tests has been highlighted. Theses failures could not have been numerically detected under uniform temperature assumption. This result also emphases the importance of a proper definition of the thermal boundary conditions when numerically studying the reliability of a printed circuit board. Acknowledgments: This thesis has been co-funded by CIMULEC and Région Grand-Est during a regional program for industrial transitioning. The experimental work, some of which is part of the ANR-21-CE08-0007 EMICI project, has been performed in the MécaRého platform from LEM3

Cette thèse porte sur l’étude de la stabilité et de la fiabilité de transistors organiques imprimés au CEA-Liten. Des OTFTs de type P ont été fabriqués sur plastique, avec un polymère semi-conducteur (SCO) de type P (SP400 de Merck) et un fluoropolymère en tant que diélectrique. Tout d’abord, un protocole expérimental pour la caractérisation électrique a été mis en place afin de s’affranchir de potentiels effets dus à l’environnement, la mesure ou le vieillissement des OTFTs. Puis un modèle basé sur l’expression de la charge d’accumulation dans le transistor a été développé. Ce modèle a permis l’extraction des paramètres des OTFTs lors de mesures à basses températures, qui ont mis en évidence un transport de charges en température dans le SCO. Enfin, l’impact du stress électrique de grille négatif sur les caractéristiques des transistors a été étudié. La stabilité électrique des P-OTFTs a été mesurée sur plusieurs empilements afin d’étudier l’influence du diélectrique ou de sa méthode de dépôt et l’influence de la grille (électrode en encre argent imprimée ou en or pulvérisée)
This thesis project is about the study of stability and reliability of organic transistors printed at CEA-Liten. P-Type OTFTs were manufactured on plastic substrate, with a p-type polymer semiconductor (SP400 from Merck) and a fluoropolymer as dielectric. First, an experimental protocol for electrical characterization was determined in order to overcome potential effects due to environment, measurements or aging of OTFTs. Then a model based on the expression of the accumulation charge in the transistor was developed. This model allowed the OTFT parameters’ extraction during low temperature measurements, which showed a temperature-activated charges transport in the OSC. Finally, the impact of negative gate bias stress on OTFTs’ characteristics was studied. The electrical stability of the P-OTFTs was measured on several stacks to study the influence of the dielectric material or its deposition method and the influence of the gate (printed silver ink or sputtered gold electrode)

Cette thèse, qui s’intègre dans le cadre du projet européen EMCOMIT, a pour objectif de contribuer à l’étude des circuits imprimés haute densité d’intégration comportant un nombre de couches important et des composants enterrés. La qualification de cette technologie est effectuée en conduisant des simulations et des mesures électriques sur des véhicules de tests spécifiques. L’analyse des résultats électriques permet d’évaluer l’aptitude de ces matériaux à répondre aux exigences des applications de télécommunication et de technologie de l’information rapide. La fiabilité d’un assemblage de BGA de grande taille sur un circuit imprimé a été évaluée. Des simulations thermomécaniques ont été effectuées afin de calculer les contraintes résiduelles accumulées pendant le procédé d’assemblage puis l’énergie dépensée dans les parties critiques des joints au cours d’un cycle thermique. Simultanément, des BGA reportés sur des circuits imprimés ont été placés dans une chambre climatique et ont subi des variations de températures
This thesis, which is part of the European EMCOMIT project, aims at contributing to the study of high density printed circuit board including a great number of internal layers and embedded components. The qualification of this technology is done by the way of simulations and electrical measurements on specific test vehicles. The electrical results allow estimating the performance of materials for telecommunication applications and speed data transfer. The reliability of the assembly of the large BGA on a printed circuit board has been evaluated. Thermomechanical simulations have been done in order to compute residual stresses stored during the assembly process and the deformation energy density in the solder joints during one thermal cycle. Simultaneously BGA soldered on printed circuits have been positioned in climatic chamber and have been subjected to temperature variations

Cette thèse, qui s'intègre dans le cadre du projet européen EMCOMIT, a pour objectif de contribuer à l'étude des circuits imprimés haute densité d'intégration comportant un nombre de couches important et des composants enterrés. La qualification de cette technologie est effectuée en conduisant des simulations et des mesures électriques sur des véhicules de tests spécifiques. L'analyse des résultats électriques permet d'évaluer l'aptitude de ces matériaux à répondre aux exigences des applications de télécommunication et de technologie de l'information rapide. La fiabilité d'un assemblage de BGA de grande taille sur un circuit imprimé a été évaluée. Des simulations thermomécaniques ont été effectuées afin de calculer les contraintes résiduelles accumulées pendant le procédé d'assemblage puis l'énergie dépensée dans les parties critiques des joints au cours d'un cycle thermique. Simultanément, des BGA reportés sur des circuits imprimés ont été placés dans une chambre climatique et ont subi des variations de températures.